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《天津大学》 2007年
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热致相分离法iPP中空纤维微孔膜的制备研究

刘立强  
【摘要】: 相比于较成熟的熔融-冷拉伸法,热致相分离(TIPS)法制备的iPP膜具有渗透性能好、孔径可调、孔径分布窄、力学强度高等优点。本文以聚丙烯(iPP)为原料、γ为成腔流体、δ和水分别作为凝固浴,利用热致相分离(TIPS)法制备了聚丙烯中空纤维膜,研究了聚丙烯熔融指数、冷却速率及扩散传质对膜形态结构及性能的影响。 本文建立了膜冷却过程中溶剂蒸发和传热数学模型,通过求解传热数学模型和对其结果的分析讨论,优化纺丝过程,以改善膜的性能。结果表明以δ或水为凝固浴时,膜的外层的冷却速率高于膜内层,得到非对称的膜结构。引用了扩散传质理论,分析讨论了成腔流体、凝固浴和制膜稀释剂之间的扩散对膜结构和性能的影响。 实验中首次使用γ为成腔流体及δ为凝固浴进行了聚丙烯中空纤维膜的制备研究。发现以γ为成腔流体时,膜的内表面结构为高度连通的纤维网络状结构,比以氮气为成腔流体得到的胞腔孔结构有了明显的改善。以δ为凝固浴时膜的外表面为不规则的胞腔孔结构,孔数较多;以水为凝固浴时膜的外表面主要为小胞腔孔结构,且孔数较少。研究发现随着凝固浴温度的升高,膜的纯水通量增加,膜的平均孔径增大,但膜的爆破强度与拉伸强度有所下降,抗压密性能变差。以δ代替水作为凝固时,可以发现膜的平均孔径变大,纯水通量、孔隙率和膜强度都有所增加,表明沸点高、传热慢且与制膜稀释剂有一定相容性的溶剂作为凝固浴对提高膜的性能有利。 结果表明,δ为凝固浴和水分别作为凝固时,共溶剂配比α对膜的性能影响不大,冷却速率和扩散传质速率是影响膜结构和性能的主要因素。绕丝速率对膜的外形尺寸和膜的纯水通量有影响,绕丝速率增加,膜的内径、外径与壁厚减小,膜的纯水通量增加。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ320.721

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